羅志平 李陽(yáng)

（廣州中船龍穴造船有限公司技術(shù)中心，廣州 511462）

摘要：本文主要介紹超低硫油的性質(zhì)、使用超低硫油對(duì)船舶的影響和應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：船舶；超低硫油；應(yīng)對(duì)措施

Application of Ultra-low Sulphur Fuel in ship

LUO ZhiPing,LI Yang

( CSSC Guangzhou Longxue Shipbuilding Co., Ltd. Guangzhou 511462 )

Abstract: This paper introduces the characters of ultra-low sulfur fuel, the influence and solution for the application of ultra-low sulfur fuel in ship.

Key words: Ship;Ultra-low sulfur fuel;Solution

1引言

隨著工業(yè)的全球化，海運(yùn)業(yè)蓬勃發(fā)展，船舶廢氣排放對(duì)環(huán)境的破壞越來(lái)越嚴(yán)重，為了降低遠(yuǎn)洋船舶排放對(duì)環(huán)境的影響，相關(guān)國(guó)際組織制訂了規(guī)范：

1）歐盟EN 2005/33/EC(EU Directive )要求從2010年1月1日起，所有停泊歐盟港口超過(guò)2小時(shí)的船舶不得使用硫含量超過(guò)0.1%的燃油。

2）從2012年1月1日起，美國(guó)加利福尼亞州對(duì)距加州岸線24 n mile內(nèi)水域不得使用硫含量超過(guò)0.1%的燃油。

3）MARPOL公約附Ⅵ修正案 (2005年)明確要求自2015年1月1日起硫排放控制區(qū)域(地中海、北大西洋和太平洋邊緣地區(qū))船舶所用燃油硫含量不得超過(guò)0.1%。

為了達(dá)到硫排放的要求，船用超低硫油（硫含量<0.1%）將被大量應(yīng)用于船舶上，然而，由于超低硫油油的粘度很低，一般在常溫下低于2 cSt，而船舶柴油機(jī)和鍋爐在設(shè)計(jì)時(shí)，均按照一般HFO或MDO油的粘度（﹥11 cSt）設(shè)計(jì)。

對(duì)船用燃油中的含硫量將會(huì)有更嚴(yán)格的控制，主、輔機(jī)、鍋爐全面使用低于0.1％ m/m含硫量的燃油只是時(shí)間的早晚。由于這種超低含硫的燃油在理化性能方面與傳統(tǒng)的重油有明顯差異，低硫油在船上的儲(chǔ)存、保管、使用以及對(duì)設(shè)備都可能帶來(lái)影響。

2低硫油的油品特性

為解決使用超低硫帶來(lái)的問(wèn)題，首先必須了解低硫油的油品特性：與高硫重燃料油（HFO-Heavy Fuel Oil）相比 ，超低硫燃油具有不同的理化特性，它具有高熱值、低粘度、低比重、低閃點(diǎn)、低潤(rùn)滑性、低硫含量。

DNV船級(jí)社對(duì)超低硫油的市場(chǎng)情況和理化特性做了統(tǒng)計(jì)，如圖1、圖2、圖3所示。

圖1硫含量不超過(guò)0.1% m/m的燃油市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)

圖2硫含量不超過(guò)0.05% m/m的燃油市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)

圖3硫含量不超過(guò)0.1% m/m的燃油的理化特性統(tǒng)計(jì)

3使用超低硫燃油造成的影響

3.1粘度的影響

傳統(tǒng)柴油機(jī)（主機(jī)、輔機(jī)）設(shè)計(jì)使用燃油噴射粘度為10～15 cSt低硫油過(guò)低的粘度會(huì)導(dǎo)致噴油器、高壓油泵等這些運(yùn)動(dòng)部件由于潤(rùn)滑性能變差而加快磨損，甚至咬死等事故。因此，柴油機(jī)制造廠家為了能夠滿足運(yùn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑，建議采取降低進(jìn)機(jī)溫度的辦法以便提高燃油進(jìn)機(jī)粘度，為了滿足柴油機(jī)的安全使用，進(jìn)機(jī)的粘度不宜低于2 cSt 40 ℃。

3.2低硫油對(duì)主機(jī)在使用的過(guò)程帶來(lái)的影響

由于粘度的減小在傳統(tǒng)柴油機(jī)高壓油泵柱塞偶件間的漏泄增大，這種漏泄會(huì)隨著偶件的磨損間隙加大而增大。為了保證達(dá)到與原來(lái)相同的功率，柴油機(jī)調(diào)速器輸出軸的轉(zhuǎn)角將增大，調(diào)速器最大輸出設(shè)定限制可能會(huì)受到限制，達(dá)到最大報(bào)警設(shè)定值，在使用低硫油時(shí)可能需要對(duì)調(diào)速器的最大輸出進(jìn)行相關(guān)調(diào)整。MAN B&W主機(jī)廠家建議，如果使用HFO時(shí)由于柱塞偶件的磨損導(dǎo)致泄露，調(diào)速器的輸出增大10％，轉(zhuǎn)換使用超低硫油后會(huì)導(dǎo)致漏泄過(guò)大，導(dǎo)致柴油機(jī)啟動(dòng)困難或不能正常工作。建議更換以上柱塞偶件，以便轉(zhuǎn)換低硫油后能夠正常工作。

3.3低硫油對(duì)鍋爐在使用的過(guò)程帶來(lái)的影響

轉(zhuǎn)換使用超低硫燃油時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)為可使用HFO(Heavy Fuel Oil，重燃料油)或MDO(Marine Diesel Oil，船用柴油)的鍋爐的影響表現(xiàn)在：

① 使用超低硫油易產(chǎn)生鍋爐點(diǎn)火故障、燃燒失敗，特別是油船卸貨期間的熄火對(duì)船舶卸貨操作產(chǎn)生不安全影響和不便，要求船員掌握對(duì)此類故障排除的安全操作；

② 超低硫油揮發(fā)后導(dǎo)致點(diǎn)火失敗，燃?xì)夥e聚于爐膛/燃燒室，產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)，危及船舶及船上人員安全，對(duì)油船產(chǎn)生更大油污染事故；

③ 引起供油系統(tǒng)故障。

3.4 低硫油對(duì)汽缸油選擇的要求

由于燃油中硫的含量大為減低，如果仍然使用傳統(tǒng)的高堿性汽缸油或副機(jī)曲拐箱滑油BN70，將會(huì)導(dǎo)致缸套活塞環(huán)槽污染、缸套內(nèi)表面過(guò)度磨損、甚至拉缸等事故，因此，設(shè)備制造廠家要求如果主、輔機(jī)連續(xù)使用低硫油（0.1%m/m）超過(guò)300小時(shí)，應(yīng)該改用低堿性的氣缸油或輔機(jī)曲拐箱滑油BN30-40。

3.5換油操作

主機(jī)的進(jìn)機(jī)燃油粘度不能低于2 cSt，不能高于20 cSt，MDO/MGO低硫燃油的進(jìn)機(jī)粘度約為3 cSt以上，HFO燃燒的進(jìn)機(jī)粘度為13～17 cSt，所以在MDO/MGO與HFO的轉(zhuǎn)換時(shí)，需滿足進(jìn)機(jī)燃油溫度變化率不能超過(guò)2℃/min，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，機(jī)器負(fù)荷控制在25%～40%，以減小進(jìn)機(jī)燃油溫度的變化，因此，為滿足相關(guān)要求，需設(shè)置專門(mén)的控制閥對(duì)燃油進(jìn)行切換。

4使用超低硫燃油的應(yīng)對(duì)措施

由于低硫燃油的獨(dú)特理化特性對(duì)相關(guān)系統(tǒng)造成了影響，為滿足使用超低硫燃油的要求而需要采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

4.1使用較高粘度的超低硫油

從DNV的統(tǒng)計(jì)上看，市場(chǎng)上存在滿足使用要求可以直接使用的低硫油，采購(gòu)并使用這種燃油，船舶可以不用增加額外的設(shè)備。但要做如下措施：

① 對(duì)鍋爐、柴油機(jī)的燃油轉(zhuǎn)換裝置、供油系統(tǒng)、燃燒裝置、監(jiān)控和顯示系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的改造。

② 根據(jù)低硫燃油的粘度、潤(rùn)滑特性選取合適的鍋爐、柴油機(jī)燃油泵；

③ 設(shè)置、分隔鍋爐、發(fā)電柴油機(jī)的超低硫油的艙柜，并保證超低硫油和原HFO、MDO 艙柜（包括燃油儲(chǔ)存柜、沉淀柜，日用柜等）的設(shè)置、分隔、艙容、艙柜保護(hù)等符合要求；

④ 對(duì)采用獨(dú)立的氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)的柴油機(jī)，設(shè)置、分隔與使用超低硫油相適應(yīng)的氣缸潤(rùn)滑油柜；

⑤ 設(shè)置、改裝相應(yīng)的燃油、氣缸潤(rùn)滑油艙柜的附屬管系和系統(tǒng)，包括燃油存儲(chǔ)、駁運(yùn)、凈化、加熱/冷卻、供給、循環(huán)等系統(tǒng)和氣缸油供給系統(tǒng)。

4.2增加普通水冷板式冷卻器

當(dāng)選用的含硫量低于0.1%m/m燃油的粘度大于2 cSt ／40 ℃時(shí)，理論上可以不用加裝額外的冷卻設(shè)備冷卻低硫油。但由于燃油在供油的過(guò)程中會(huì)有部分回油，這樣會(huì)使燃油的溫度升高，可能會(huì)超過(guò)40 ℃，為使系統(tǒng)能安全運(yùn)行，可以在低硫油進(jìn)供油單元前及進(jìn)機(jī)前分別加裝普通的水冷板式冷卻器，使低硫油能在低于40 ℃運(yùn)作，保證系統(tǒng)安全。系統(tǒng)布置簡(jiǎn)圖如圖4所示。

4.3增加冷凍機(jī)組冷卻器

燃油標(biāo)準(zhǔn)ISO 8217—2010中的DMX和DMA都滿足含硫量低于0.10%的要求，DMX的粘度值最小為1.4 mm2/s 40℃，DMA的粘度值最小為2.0 mm2/s 40℃，為達(dá)到主機(jī)、輔機(jī)、鍋爐燃進(jìn)機(jī)燃油粘度不能低于2cSt，可以使用冷凍機(jī)組冷卻使燃油達(dá)到使用要求。系統(tǒng)布置簡(jiǎn)圖如圖5所示。

5結(jié)語(yǔ)

根據(jù)超低硫的理化特性，可以綜合船東、船廠的要求，選用不同的解決方案，達(dá)到在船舶上使用超低硫油的要求。

參考文獻(xiàn)

[ 1 ]CCS通函[R]. 中國(guó)船級(jí)社,(2009)通函第032號(hào)總第361號(hào).

[ 2 ]MARPOL73/78,防污公約附則Ⅵ, 2005